一种外部成胶的灭火凝胶远程射流投送方法及装备与流程

本发明涉及一种外部成胶的灭火凝胶远程射流投送方法及装备，特别涉及一种以高吸水性树脂为灭火介质的远程射流投送方法，属于消防灭火技术及装备。

背景技术：

1、高吸水性树脂吸水后能够形成水凝胶，该水凝胶具有较好的隔热性、阻燃性、阻氧性和附着性。将其作为灭火或防火介质使用时，可附着于可燃物表面并形成隔热、阻氧屏障，因此在森林草原火灾防控、防火隔离带构建、可燃物表面预处理以及重点目标远距离冷却隔热等场景中具有较高应用价值。

2、现有凝胶类灭火方案通常需要在装备内部完成成胶，即在罐体、泵体或管路中预先将高吸水性树脂与水混合形成凝胶，再将已成胶的灭火介质泵送并喷出。该方式存在固有的工艺矛盾：为保证凝胶具有足够的附着性和隔热性，通常需要提高树脂浓度；但树脂浓度升高后，凝胶黏度显著增大，容易造成泵体、管路及喷口堵塞，影响连续投送能力，并限制远距离喷射性能。若为保证流动性而降低树脂浓度，则凝胶成型效果不足，附着性、隔热性和阻氧性能难以满足使用要求。由此导致现有方案难以同时兼顾射程、可靠性、附着性和隔热性能，限制了凝胶灭火介质在远距离消防作业中的推广应用。

3、也有方案尝试使干态成胶剂与水在装备内部管路或喷口附近临时混合，以延后成胶过程。然而，只要混合和成胶仍发生在装备内部，高黏度凝胶仍可能在内部流道、管路转接处或喷口区域生成、滞留并积聚，堵塞风险并未从机理上消除。此外，该类方案多以常规干粉灭火剂或粉体混合输送为对象，通常并不形成能够稳定附着于目标表面的水凝胶隔热阻氧屏障，难以满足远距离成膜防护和持续隔热的需求。

4、因此，如何在避免高吸水性树脂凝胶于装备内部提前成胶并造成堵塞的同时，实现其远距离稳定投送，并使其在到达目标区域后即时成胶、附着成膜，形成有效的隔热阻氧屏障，成为本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、针对现有技术中凝胶类灭火必须在装备内部成胶、由此陷入“高浓堵塞、低浓失效”的工艺性矛盾，本发明提供一种外部成胶的灭火凝胶远程射流投送方法，将成胶反应的发生位置由装备内部重构至装备外部的空气域内，使装备内部始终输送互不接触的干态粉体与水，从机理上消除内部堵塞，同时使射流在飞行过程中完成成胶、着靶即形成屏障。

2、本发明还提供实施上述方法的一种外部成胶的水凝胶远程射流投送装备，以及包含该装备的消防作业装备。

3、本发明的技术方案如下：

4、一种外部成胶的灭火凝胶远程射流投送方法，包括以下步骤：

5、1）选择具有水路和粉路两路通道的投送设备，且两路通道在投送设备内部相互独立；

6、2）根据射流自出口飞行至目标靶位的飞行时间，选取粉体的粒径并调节粉路通道的输送压力、水流量与出口射速；向粉路通道内通入粉体，粉体沿粉路通道输送并从投送设备端口喷射出来；与此同时，水流从水路通道喷射出来，粉体和水流射向同一目标靶位；

7、3）射流过程中，粉体和水流在目标靶位前的同一空气域首次相遇混合并成胶，射流着靶时形成附着于目标表面的凝胶屏障。

8、进一步地，步骤1）中，两路通道设置成同心环通道，粉路通道被水路通道环绕。

9、进一步地，步骤2）中，通过控制粉体的粒径、粉路通道的输送压力、水流量以及出口射速，从而控制粉体和水流在同一空气域内首次相遇的位置。此设计的优势是，通过控制相关参数，确保粉体和水流在同一空气域内首次相遇的位置在目标靶位前方合适的距离。并使粉体自首次相遇至成胶成膜的成胶时间与射流自出口飞行至目标靶位的飞行时间相匹配。

10、进一步地，所述粉体选用高吸水性树脂，粒径为60目至200目。此设计的优势是，该粒径区间的粉体既能保持气力输送的流动性，又使其吸水溶胀的成胶速率与飞行段时间相适配。

11、进一步地，所述高吸水性树脂为聚丙烯酸钠盐类高吸水性树脂。

12、进一步地，步骤2）中，以高压气体驱动所述粉体沿粉路通道输送，所述高压气体的压力不超过3mpa。此设计的优势是，气力输送使干态粉体在装备内部保持松散流动而不结块，便于连续供料且与水路通道全程隔离。

13、进一步地，步骤3）中，首次相遇混合至形成凝胶屏障的成胶时间不超过20秒，且不大于射流自出口飞行至目标靶位的飞行时间。此设计的优势是，使射流着靶时成胶恰好完成，实现远距离投送与到位即成膜的统一。

14、一种外部成胶的灭火凝胶远程射流投送装备，包括本体以及置于本体轴线上的粉路通道，环绕粉路通道的本体内部空间为水路通道；粉路通道与水路通道相互独立，分别用于输送干态粉体和水，使粉体与水在离开各自端口之前互不接触、仅在装备外部的同一空气域内首次相遇并成胶；粉路通道的端口伸出水路通道的端口或与其平齐。

15、进一步地，所述水路通道的端口呈锥形状。

16、进一步地，所述粉路通道的端口呈锥形状。

17、进一步地，所述粉路通道的末端连接有连续供料机构和气路通道。

18、本发明的技术特点和有益效果：

19、1、本发明将成胶反应的发生位置外置于装备本体之外，装备内部始终为相互隔离的干态粉体与水，不存在凝胶相，从机理上消除了装备内部因凝胶高黏而堵塞的根源，使装备可连续工作并远距离投送。

20、2、本发明使两路介质仅在喷口端面以外的同一空气域内首次相遇，并通过控制粒径、压力、流量与初速使成胶过程与飞行过程在时间上相匹配，射流在飞行段内逐步成胶、着靶时恰好形成屏障，从而将远距离投送与到位即成膜统一起来，突破了现有预混方案中射程与成胶不可兼得的限制。

21、3、本发明着靶形成的凝胶屏障兼具隔热性、阻燃性、阻氧性与附着性，能够附着于目标表面持续隔热阻氧，适于防火隔离带敷设与重点目标冷却防护。

22、4、本发明的方法与装备构成一种可缩放的技术平台，同一成胶外置内核可实现为不同尺寸与不同介质相数的装备，适应多种消防作业场景。

1.一种外部成胶的灭火凝胶远程射流投送方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的外部成胶的灭火凝胶远程射流投送方法，其特征在于，步骤1）中，两路通道设置成同心环通道，粉路通道被水路通道环绕。

3.如权利要求1所述的外部成胶的灭火凝胶远程射流投送方法，其特征在于，步骤2）中，通过控制所述粉体的粒径、粉路通道的输送压力、水流量以及出口射速，从而控制粉体和水流在同一空气域内首次相遇的位置。

4.如权利要求1所述的外部成胶的灭火凝胶远程射流投送方法，其特征在于，所述粉体选用高吸水性树脂，粒径为60目至200目。

5.如权利要求4所述的外部成胶的灭火凝胶远程射流投送方法，其特征在于，所述高吸水性树脂为聚丙烯酸钠盐类高吸水性树脂。

6.如权利要求1所述的外部成胶的灭火凝胶远程射流投送方法，其特征在于，步骤2）中，以高压气体驱动所述粉体沿粉路通道输送，所述高压气体的压力不超过3mpa。

7.如权利要求1所述的外部成胶的灭火凝胶远程射流投送方法，其特征在于，步骤3）中，首次相遇混合至形成凝胶屏障的成胶时间不超过20秒，且不大于射流自出口飞行至目标靶位的飞行时间。

8.一种外部成胶的灭火凝胶远程射流投送装备，其特征在于，包括本体以及置于本体轴线上的粉路通道，环绕粉路通道的本体内部空间为水路通道；粉路通道与水路通道相互独立，分别用于输送干态粉体和水，使粉体与水在离开各自端口之前互不接触、仅在装备外部的同一空气域内首次相遇并成胶；粉路通道的端口伸出水路通道的端口或与其平齐。

9.如权利要求8所述的外部成胶的灭火凝胶远程射流投送装备，其特征在于，所述水路通道的端口呈锥形状。

10.如权利要求8所述的外部成胶的灭火凝胶远程射流投送装备，其特征在于，所述粉路通道的端口呈锥形状。